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數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的英文論文及詳盡翻譯
1 摘 錄美國航空暨太空總署蘭利研究中心，噴射噪音實驗室在展示了其數(shù)據(jù)采集的功能和控制系統(tǒng)性能，噴射噪音實驗室是一個模擬現(xiàn)實的混合系統(tǒng)對火箭輪機式鼓風(fēng)機噴射發(fā)動機噴嘴廢氣進行模擬。系統(tǒng)能夠采集數(shù)據(jù)并為噪音和噴嘴運轉(zhuǎn)進行評估。
這篇論文闡述了改進的整合系統(tǒng)控制和測量噴管性能，并對噴嘴在雙重的獨立高壓氣流下工作噪音進行現(xiàn)實模擬。采集和控制系統(tǒng)能夠同時測量瞬時力矩，靜電和動態(tài)模型壓力和溫度以及噴射噪音。在設(shè)計思想上討論了控制計算機和多通路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)合。
闡述了控制系統(tǒng)設(shè)計和實施，包括功能、設(shè)備和基于PC機系統(tǒng)使用得經(jīng)驗等。
2 緒 論
研究噴射噪音的問題已有數(shù)年， 自從各種噴射噪音產(chǎn)生在震動的機械裝置包括液壓管上,減少噴射噪音得課題便富有挑戰(zhàn)性。
噴射噪音的特殊部分，在美國航空暨太空總署火箭研究中心 (LaRC)蘭利噴射噪音實驗室 (JNL) 中進行研究。噪音主要是噴射排氣產(chǎn)生的。流體力學(xué)中，發(fā)生水柱噪音的現(xiàn)象是狂暴的混頻,超音速的漩渦，電波幅射,通過陡震的狂暴漩渦，當寬頻陡震噪音和共嗚的陡震擺動共鳴時即出現(xiàn)噪音。
為了有效對噴射噪聲進行抑制，需要對其進行系統(tǒng)的研究。首先要知道機械裝置是怎么產(chǎn)生噪音的。 對噴射噪聲進行模擬仿真是最經(jīng)濟有效的方法。一個重要的特征是，現(xiàn)實噴射排氣系統(tǒng)在高溫燃燒的環(huán)境下產(chǎn)生噴射噪音，低溫環(huán)境下的噴射噪音的減少并不代表在高溫環(huán)境下就能抑制噪音。所以需要有一個研究系統(tǒng)能模擬現(xiàn)實的溫度，壓力和空氣狀況。
3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
⑴什么是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，正如名字所暗示的，是一種用來采集信息成文件或分析一些現(xiàn)象的產(chǎn)品或過程。在最簡單的形式中，技術(shù)人員將烤箱的溫度記錄在一張紙上就是數(shù)據(jù)采集。隨著技術(shù)的發(fā)展，通過電子設(shè)備，這個過程已經(jīng)得到簡化和變得比較精確、多用途和可靠。設(shè)備從簡單的存儲器發(fā)展到復(fù)雜的電腦系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品像聚焦點一樣為系統(tǒng)服務(wù)，和一系列產(chǎn)品一起，諸如傳感器顯示溫度、水流、程度或者過程。
數(shù)據(jù)采集技術(shù)在過去30到40年以來已經(jīng)取得了很大的飛躍。舉例來說,在 40 年以前,在一個著名的學(xué)院實驗室中,為追蹤用青銅做的坩堝中的溫度上升情況的裝置是由熱電偶、繼電器、查詢臺、一捆紙和一支鉛筆。
今天的大學(xué)學(xué)生很可能在PC機上自動處理和分析數(shù)據(jù)，有很多種可供你選擇的方法去采集數(shù)據(jù)。至于選擇哪一種方法取決于多種因素，包括任務(wù)的復(fù)雜度、你所需要的速度和精度、你想要的證據(jù)資料等等。無論是簡單的還是復(fù)雜的，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都能夠運行并發(fā)揮它的作用。
鉛筆和紙
用鉛筆和紙的舊方式對于一些情形仍然是可行的，而且它便宜、易獲得、快速和容易開始。而你所需要的就是捕捉到多路數(shù)字信息（DMM），然后開始用手記錄數(shù)據(jù)。
不幸的是這種方法容易發(fā)生錯誤、采集數(shù)據(jù)變慢和需要太多的人工分析。此外，它只能單通道采集數(shù)據(jù)；但是當你使用多通道DMM時，系統(tǒng)將很快變得非常龐大和呆笨拙。精度取決于謄寫器的水平，并且你可能需要自己動手依比例輸入。舉例來說, 如果DMM 沒有配備處理溫度的傳感器,舊需要動手找比例�？紤]到這些限制，只有當你需要實行一個快速實驗時，它才是一個可接受的方法。
長條圖表記錄儀
現(xiàn)代多種版本的長條圖表記錄儀允許你從多個輸入取得數(shù)據(jù)。他們提供數(shù)據(jù)的長備紙記錄,因為數(shù)據(jù)是圖解的格式,他們易于現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)。一旦建立了長條圖表記錄儀，在沒有操作員或計算機的情況下，大多數(shù)記錄儀具有足夠的內(nèi)部智能運行。缺點是缺乏靈活性和相對的精度低，時常限制在百分點。你能很清楚地感覺到與筆只有小的改變。在多通道內(nèi)較長時間的監(jiān)控，記錄儀能發(fā)揮很好的作用，除此之外，它們的價值得到限制。舉例來說，他們不能夠與另外的裝置輪流作用。其他的顧慮就是筆和紙的維護,紙的供給和數(shù)據(jù)的存儲,最重要的是紙的濫用和浪費。然而，記錄儀相當容易建立和操作，為數(shù)據(jù)快速而簡單的分析提供永久的記錄。
數(shù)字掃描傳多用表
一些 benchtop DMMs 提供可選擇的掃描能力。儀器的背面有一個槽孔接收一張在較多輸入時能多重發(fā)訊的掃描儀卡片，通常是8到10通道的mux。固有的在儀器的前面嵌板中的受到限制。它的柔韌性也受到限制，因為它不能超過可用通道數(shù)。外部的PC機通常處理數(shù)據(jù)采集和分析。
PC機插件卡片
PC機插件卡片是單板測量系統(tǒng)，它利用ISA或PCI總線在PC機內(nèi)擴大插槽。它們時常具有高達每秒1000的閱讀速率。8到16通道是普遍的，采集的數(shù)據(jù)直接存儲在電腦里，然后進行分析。因為卡片本質(zhì)上是計算機的一部分,建立測試是容易的。PC機卡也相對的便宜,一部分地，因為他們以來主機PC去提供能源、機械附件和使用界面。
數(shù)據(jù)采集的選擇
在缺點上，PC機插件卡片時常只有12字的容量,因此你不能察覺輸入信號的小變化。此外,PC機內(nèi)的電子環(huán)境經(jīng)常很容易發(fā)出噪聲、產(chǎn)生高速率的時鐘和總線噪聲，電子接觸面限制PC機插件卡片的精度。這些插件卡片也測量一定范圍的電壓。為了測量其他輸入信號，如電壓、溫度和阻力，你也許需要一些外部信號監(jiān)測的器件。其它關(guān)心包括復(fù)雜的校正和全部的系統(tǒng)成本,尤其如果你需要購買額外信號監(jiān)測器件或用PC機適應(yīng)插件卡片。把這些考慮進去，如果你的需要在卡片的能力和限制范圍內(nèi)變動，PC機插件卡片給數(shù)據(jù)采集提供吸引人的方法。
數(shù)據(jù)電子自動記錄儀
數(shù)據(jù)電子自動記錄儀是典型的單機儀器，一旦配備它們,就能測量、記錄和顯示數(shù)據(jù)而不需要操作員或計算機參與。它們能夠處理多信號輸入，有時可達120通道。 精度可與無與倫比的臺式 DMMs 匹敵,由于它在22字、 0.004個百分率的精度范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)。一些數(shù)據(jù)電子自動記錄儀有能力按比例測量,檢查結(jié)果不受使用者定義的限制,而且輸出為控制作信號。
使用數(shù)據(jù)電子自動記錄儀的一個好處就是他們的內(nèi)部監(jiān)測信號。大部分能夠直接地測量若干不同的輸入信號，而不需要額外的信號監(jiān)測器件。一個通道能夠監(jiān)測熱電偶、溫阻器（RTD）和電壓。
熱電偶為準確的溫度測量提供具有參考價值的補償，是很典型的配備了多路插件卡片。內(nèi)設(shè)智能數(shù)據(jù)電子自動記錄儀幫助你設(shè)定測量周期和具體指定每個通道的參數(shù)。一旦你全部設(shè)定好，數(shù)據(jù)電子自動記錄儀就如同無與倫比的裝置運行。它們存儲的數(shù)據(jù)分布在內(nèi)存中,能夠容納500000或更多的閱讀量。
與PC機連接容易將數(shù)據(jù)傳送到電腦進行進一步的分析。大多數(shù)數(shù)據(jù)電子自動記錄儀可設(shè)計為柔性和簡單的組態(tài)和操作, 而且經(jīng)由電池包裹或其它方法，多數(shù)提供遠程位置的操作選項�？� A/ D 轉(zhuǎn)換技術(shù),一定的數(shù)據(jù)電子自動記錄儀閱讀的速率比較低，尤其是跟PC機插件卡片比較。然而，每秒250的閱讀速率比較少見。要牢記正在測量的許多現(xiàn)象本質(zhì)上是物理的，如溫度、壓力和流量，而且一般有較少的變動。此外，因為數(shù)據(jù)電子自動記錄儀的監(jiān)測精度,多量且平均閱讀沒有必要，就像它們經(jīng)常在PC記插件卡片一樣。
前端數(shù)據(jù)采集
前端數(shù)據(jù)采集經(jīng)常做成模塊而且是典型地與PC機或控制器連接。他們被用于自動化的測試中，為其它測試裝備采集數(shù)據(jù)、控制和循環(huán)檢測信號。發(fā)送信號測試裝備的零配件。前端運轉(zhuǎn)的效率是非常高的,能與速度和精度與最好的單機儀器匹敵。前端數(shù)據(jù)采集在很多模型里都能運行，包括VXI版本,如Agilent E1419A 多功能測量和VXI控制模型，還有專有的卡片升降室。雖然前端器成本已經(jīng)降低,但是這些系統(tǒng)可能會非常貴,除非你需要提供高的運轉(zhuǎn),而查找它們的價格是禁止的。另一方面,它們的確能夠提供相當多的可撓性和測量能力。
數(shù)據(jù)電子自動記錄儀的應(yīng)用
好的、成本低的數(shù)據(jù)電子自動記錄儀有合適的通道數(shù)（20-60通道）和掃描速率相對低但對于多數(shù)工程師的普遍應(yīng)用已足夠。一些關(guān)鍵的應(yīng)用包括:
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